7. Значения показателя упрочнения я

Продольная устойчивость зависит от факторов, которые можно объединить в две группы. К первой группе Относятся: способ закрепления концов деформируемой заготовки, форма предварительного набора металла и угол конической заготовительной полости пуансона, конфигурация штампуемой детали и инструмента, смещение точки приложения деформирующей силы относительно оси заготовки, чистота среза и угол скоса торцов заготовки, искривленность оси заготовки, состояние рабочей поверхности инструмента (шероховатость, наличие смазочного материала и его вид). Ко второй группе относятся: механические свойства деформируемого металла, исходное состояние заготовки (отожженная, горячекатаная, калиброванная, величина зерна, интенсивность упрочнения в процессе пластической деформации, деформация при калибровке) и деформация при осуществлении промежуточных переходов штамповки.

Наибольшее влияние на продольную устойчивость оказывают отклонение оси штампуемой заготовки от оси инструмента и угол у скоса торца.

Отклонение оси высаживаемой заготовки от оси штамповки на 0,Ы(, после деформирования возрастает в 3- 5 раз. Этот дефект, однако, сравнительно легко устраняется в процессе подналадки инструмента.

С ростом угла у скоса торца заготовки до 7° критическое отношение Оо* уменьшается и при v=7-=-10° Со* - 1,38-5-1,39. Дальнейшее увеличение V практически не влияет на устойчивость заготовки при высадке.

Влияние угла скоса на величину Со можно учесть с помощью эмпирической формулы, обеспечивающей достаточную степень точности (погрешность не превышает 8%):

Оо, = 1,4 - (4,84 -/Я - 1,4)

где п - показатель деформационного упрочнения (табл. 7).

Влияние отклонений формы исходной заготовки на величину Cq, можно также учесть путем корректирования расчетных данных с помощью поправочного коэффициента k,:

Осадка заготовки, отрезанной: на токарном станке .... 1

пилой .......... 0,9

на сортовых ножницах . . 0,8 Высадка на автомате утолщения заготовки, отделенной от бунта механизмом отрезки . . 0,85

Предельные значения свободной длины Л(, деформируемой части заготовки в зависимости от формы и диаметра D высаживаемой головки при двухпере-ходнон высадке показаны на рис. 20.

Устойчивость при предварительной высадке может быть повышена применением конического наборного пуансона с цилиндрическим участком, так как благодаря этому увеличивается жесткость закрепления концов. Угол конуса влияет иа устойчивость заготовки как при предварительном наборе, так и при последующем формообразовании.

С уменьшением угла 2 конуса устойчивость заготовки на первом пе

Рис. 20. Предельное значение fto в зависимости от формы и диаметра D высаживаемой головки

реходе высадки возрастает (рис. 21), однако на последующих переходах вероятность потери устойчивости может увеличиться,!На первом переходе набор металла необходимо осуществлять коническим пуансоном с оптимальным углом конусности. Нарушение этого требования может привести к образованию кольцевой складки в месте перехода от цилиндрической части утолщения к конической. При окончательной высадке утолщения из такого предварительного набора при 2Р > 20° и отсутствии радиуса перехода в месте сопряжения цилиндра и конуса образуется кольцевая риска или даже складка. Благоприятное течение металла при высадке конических головок достигается при 2Р = = 12--15°.

Металлы с высокой интенсивностью деформационного упрочнения имеют более высокое значение Cq,. Предварительное упрочнение под действием холодной пластической деформации снижает предельное значение Oq*.

На рис. 22 показаны наиболее часто применяющиеся схемы осадки н высадки.

При осадке и высадке деталей по схемам, приведенным на рис. 22, а-д, из материалов, неупрочненных предварительной холодной деформацией, например калибровкой волочением.

Со. = 2,24

где п - показатель упрочнения; v - коэффициент, учитывающий влияние жесткости закрепления концов заготовки (см. рис. 22).

При высадке деталей из волоченных прутков или проволоки

1,29 Ь , .

йо*1 = -;Г-у а + о,28& >

где Од - экстраполированный предел текучести; Ь - коэффициент (рис. 23 н 24).

При высадке утолщений из неупроч-ненного металла величина Co,i может быть определена с помощью уравнений, предложенных А. Г. Овчинниковым и А. X. Грайфером, учитывающих влияние угла 2Р раствора конической полости высадочного инструменга.

В случае получения утолщений в виде усеченного конуса с цилиндрическим участком на вершине (см. рис. 22, г)

г-

О0*1 - ~л7Г V ~ТГ. .941/9 +

4v 1

6tgP k

JL r- 3-4fea

4v (1-2)3/2 2tg5

= 0.

TO p

Рис. 21. Зависимость йо* от угла конуса при предварительном наборе металла: / - для меди (га = 0,43); 2 - для стали 20 (п = 0,22)

г) а)

av ~\-Tt°!L VZ T:T -.садки:

0%: е\ .VoJ: ifv-i-o = 0.3540.358; г, v = 0,3.80.321; v = 0,45-ь

Дну Гусе=Гко£?вТм .;ис. 25 1ТГ 2

V н е) (СМ. рис. 22, Ж) на следующем пере-

ОД высадки можно приблизительно

Й0.1 = 1г- /Я

4v 3(, 2)1/2

1 1-3

3 tg р k

рассчитать по уравнение: I 1

*за 2 + < а 2 = 4,84 /пэ

4v

Уп-- + 4 = 0, (7)

,2\3/2

Otgv

при 0 > тУ .

4,84/п

+TTf° *2 = (9)

где k = (d - текущее значение

диаметра высаживаемой части зато-

трвки); 2р - угол конуса. V

Величину V в формулах (4)-(7) Р /о у у - > рекомендуется принимать равной 0,5.

Условие устойчивости предварительно сформированного утолщения в виде усеченного конуса с цилиндрическим

700

4,84 уп

°=l+2ltgp- Irfo (10)

(/ll - высота конической части заготовки после промежуточного набора-do - начальный диаметр цилиндриче-

Рис. 23. Зависимость а от относительной деформации при волочении сталей; 1) 08кп; 2) 15кп; 3) 25; 4) 45Х

Рис. 24. Зависимость коэффициента Ь от относительной деформацииТ ри волоче! нии сталей:

1 - низкоуглеродистых; 2 - средиеугле-родистых и хромистых >-редиеугле

ской части образца); а = /loa/do (/102 - высота цилиндрической части заготовки).

Путем подстановки уравнения (10) в уравнения (8) и (9) получим зависимость ao,j2 = / ( ) при заданном угле Р и показателе деформационного упрочнения п.

Уравнения (8) и (9) выведены для случая осуществления промежуточного набора из материалов, неупрочненных холодной пластической деформацией. Интенсивность упрочнения волоченных сталей, начиная со сравнительно небольших деформаций (деформация в = = 0,05--1), существенно ниже, чем интенсивность отожженных и горячекатаных, и будет тем меньше, чем больше деформация при волочении. В связи с этим и рассчитанные по уравнениям (4) и (5) величины ао 2 будут несколько завышенными.

Максимально допустимая относительная высота заготовки, которую можно высаживать без потери устойчивости за два перехода при заданном угле конуса, определяется предельно допустимыми первоначальными отношениями ао*1 при первом и а при втором ударах:

Оо* = ао*1 -Ь 0*2-

Величину ао*1 рассчитывают по уравнениям (4) и (5), а затем определяют величину :

a ,i = + 2 2tgp + -i 3tg2p. (12)

Используя уравнения (8) и (10) и (9) и (10), определяют величину ао,2-

Для снижения трудоемкости вычислений расчеты по формулам (4)- (12) целесообразно выполнять с помощью ЭВМ.

Прн редуцировании стержневых деталей типа ступенчатых валов, осей и им подобных в холодном состоянии (рис. 25) предельное отношение floitp = /p/do, гарантирующее деформирование заготовки без изгиба, можно рассчитать по уравнению, предложенному В. Я. Герасимовым:

8 п/р г. А. Навроцкого

где - dajde - касательный модуль упрочнения.

Напряжение течения ст определяют по кривым упрочнения при сжатии для соответствующих деформаций; в случае редуцирования заготовок из отожженных или горячекатаных сталей деформация определяется по уравнению е = In -.- (/01 - длина реду-

цируемой части заготовки до деформации, / - длина редуцируемой части заготовки после редуцирования). В случае редуцирования заготовки из волоченой стали величину устанавливают для деформации е = Ев -f бр (здесь Eg - деформация при волочении).

:tcr I In /3

Bi = 2(H--ctg4-

1п +

1 - COS а

где do - исходный диаметр заготовки; ц - коэффициент трения в зоне контакта заготовки с редуцирующей ма-

Рнс. 25. Схема редуцирования заготовки

Рис. 26. Рекомендации для упрощенного расчета наборных конических переходов

трицей; h, d - соответственно высота и диаметр калибрующего пояска редуцирующей матрицы; 2а - двойной угол входного конуса матрицы.

Величина v для процесса редуцирования составляет приблизительно 0,5.

Прн расчетах конических наборных переходов высадки и проектировании соответствующих пуансонов можно воспользоваться также рекомендациями фирмы Пейшнел Машинерп (рис. 20).

На рис. 27 приведены рекомендуемые этой фирмой конфигурации предварительных утол1цений, гарантирующие устойчивость и качественц,ое формирование головок различных стержневых деталей типа болтов, винтов ц Шурупов при двухпереходнои высадке.

Устойчивость заготовки при формировании головок большого объема, для которой требуется два-три пере-

Рис. 27. Оптимальные конфигурации предварительных утолщений при двухударной высадке

a,t, = ha/da < 2.2S

Рис. 28. Схема высадки скользящим пуансоном

хода высадки, может быть обеспечена при штамповке по схеме, показанной на рис. 28.

Высадка заготовки 1 осуществляется скользящим пуансоном (сердечником) 2 б предварительно сомкнутых подвижной 3 и неподвижной 4 матрицах. Этим способом можно получать как предварительную форму заготовки для дальнейшей высадки в открытом или закрытом штампе, так и окончательно формировать утолщение.

Условие устойчивого протекания данного процесса а 2,25.

Обеспечить устойчивость длинных заготовок при однопереходной осадке или высадке можно также с помощью способа, разработанного фирмой Вер-сон (рис. 29). Сущность метода заключается в комбинировании поперечного выдавливания скользящим пуансоном и осадки (высадки), осуществляемых за один ход пресса.

Исходную заготовку / помещают в контейнер 2, поддерживаемый в начальном положении пружинным, пневматическим или гидравлическим бу-

ферами Г на некотором расстоянии s над неподвижной нижней плитой или матрицей 3. Заготовка 1 нижним торцом упирается при этом в выталкиватель 4 штампа. При перемещении пуансона 5 в направлении штамповки происходит Поперечное истечение металла в зазор S между контейнером 2 и матрицей 3. Постоянный зазор s поддерживается буфером Г, который противодействует силам трения между заготовкой 1 и стенками контейнера 2, стремящимися переместить контейнер в сторону матрицы 3.

После вытеснения металла заготовки 1 из контейнера 2 образуется утолщение 7, устойчивость которого позволяет при дальнейшем ходе ползуна пресса осадить металл до окончательного размера. На этой заключительной стадии штамповки деталь 6 крепления пуансона 5 набегает на верхнюю плоскость контейнера 2, происходит осадка (высадка) заготовки как бы плоским бойком, образованным торцом пуансона 5 и нижней плоскостью контейнера 2.